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本文聚焦于类胡萝卜素在预防肥胖及相关疾病（如糖尿病、代谢功能障碍相关脂肪肝病 MAFLD）的作用。重点探讨绿藻类胡萝卜素管藻黄素，其在细胞研究中展现出强大生物活性，能抑制 3T3-L1 细胞成脂分化，在动物实验中也有一定效果，值得关注。
### 引言
肥胖及其相关疾病，如糖尿病和代谢功能障碍相关脂肪肝病（MAFLD），正日益成为严峻的社会问题。在日本，2023 年约 30% 的成年男性和 20% 的成年女性体重指数（BMI）达到 25 及以上，被视为肥胖。肥胖是能量摄入超过消耗，多余能量以脂肪形式储存于体内的状态，其中内脏脂肪堆积易引发胰岛素抵抗，进而增加患糖尿病的风险，还可能导致 MAFLD，严重时可发展为肝硬化甚至肝细胞癌，约 25% 的体检人群患有 MAFLD。
类胡萝卜素是广泛分布的天然色素，赋予食物黄至红色。光合生物可从头合成类胡萝卜素，作为捕光色素和抗氧化剂抵御阳光损伤。不同藻类因光照差异，拥有独特的类胡萝卜素。绿藻与陆地植物关系密切，含有叶黄素（5）或其衍生物洛洛叶黄素（7）、管藻黄素（8）。部分绿藻如脆江蓠（Codium fragile ）和长茎葡萄蕨藻（Caulerpa lentillifera ）含有管藻黄素，且管藻黄素的生物活性较强，不过其在预防肥胖及相关疾病方面的应用尚未实现。
对胰腺脂肪酶活性的影响
摄入的三酰甘油需经胰腺脂肪酶分解为脂肪酸和 2 - 单酰甘油才能被吸收，抑制胰腺脂肪酶可减少肠道脂肪吸收。奥利司他是临床常用的胰腺脂肪酶抑制剂。部分类胡萝卜素虽抑制活性弱于奥利司他，但也能抑制胰腺脂肪酶活性。例如，岩藻黄质（12）、岩藻黄醇（13）对胰腺脂肪酶的半数抑制浓度（IC50）分别为 0.66μM、0.764μM，而奥利司他为 0.0068μM ；虾青素（6）的 IC50值因空间结构而异，范围为 64.0 - 98.8μM 。有研究表明，叶黄素（5）的光降解产物能有效抑制猪胰腺脂肪酶，IC50为 11.8μg/mL，奥利司他为 1.38μg/mL 。鉴于管藻黄素（8）与叶黄素结构相似，其降解产物可能也具有抑制胰腺脂肪酶的作用。
对 3T3-L1 细胞系成脂分化的影响
3T3-L1 小鼠前脂肪细胞的成脂分化常被用于评估植物化学物质的抗肥胖潜力。β - 胡萝卜素（1）可抑制 3T3-L1 细胞成脂分化，其机制是上调视黄酸受体（RAR），作为视黄酸的重要来源发挥作用。β - 隐黄质（3）也是一种主要的维生素 A 原类胡萝卜素，能激活 RAR，抑制 3T3-L1 细胞成脂分化。β -apo - 14′ - 胡萝卜醛（19）是 β - 胡萝卜素的降解产物，可通过抑制过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）γ 和维甲酸 X 受体（RXR）来抑制 3T3-L1 细胞分化。虾青素（6）作为 PPARγ 拮抗剂，能抑制 PPARγ 激动剂诱导的 3T3-L1 细胞成脂分化；而红木素（20）和 apo - 12′ - 番茄红素醛（17）作为 PPARγ 激动剂，可促进 3T3-L1 细胞成脂分化。
管藻黄素虽不是维生素 A 原类胡萝卜素，也没有丙二烯键，但在低浓度（5.0pM）时就能显著抑制 3T3-L1 细胞成脂分化，而此时 β - 胡萝卜素和岩藻黄质并无抑制效果。管藻黄素抑制 3T3-L1 细胞成脂分化的分子机制是抑制 Akt 磷酸化，3′ - 羟基 - ε - 环可能是其发挥抑制作用的重要化学结构。此外，类胡萝卜素代谢产物的结构变化也会影响其抗成脂活性，如 Amarouciaxanthin A（14）对 3T3-L1 细胞成脂分化的抑制作用强于岩藻黄醇（13） 。
对 3T3-L1 细胞系米色脂肪细胞分化的影响
脂肪细胞分为白色、米色和棕色三种类型。棕色脂肪细胞含有大量线粒体，表达解偶联蛋白 1（UCP1），在产热和能量消耗中起关键作用。β - 胡萝卜素（1）、α - 胡萝卜素（2）和叶黄素（5）可增加原代棕色脂肪细胞中 UCP1 的表达。米色脂肪细胞兼具棕色和白色脂肪细胞的特征，可由白色脂肪细胞分化而来，这一过程称为 “米色化”。促进米色脂肪细胞分化的食物成分有望发挥抗肥胖作用。岩藻黄质（12）可增加小鼠白色脂肪组织（WAT）中 UCP1 的表达 ，番茄红素（16）和玉米黄质（4）也能通过激活 PPARγ 和 AMP 激活蛋白激酶，增加 3T3-L1 细胞中 UCP1 的表达。
管藻黄素虽未评估对 UCP1 诱导的影响，但它能激活 Nrf2，而 Nrf2 对白色脂肪细胞米色化至关重要，其脱水代谢产物在 WAT 中激活 Nrf2 的作用更强，因此管藻黄素及其脱水代谢产物可能通过激活 Nrf2 诱导米色脂肪细胞分化。
在 KK-Ay小鼠中的研究
KK-Ay小鼠是肥胖相关 2 型糖尿病的模型。研究发现，喂食 0.2% 岩藻黄质（12）补充饲料的 KK-Ay小鼠体重增加较少，0.1% 岩藻黄质补充饲料对体重影响不明显，似乎存在 0.1% - 0.2% 的阈值。岩藻黄质可降低 WAT 重量，增加棕色脂肪组织（BAT）重量，提高 WAT 中 UCP1 的表达，还能降低血糖和血浆胰岛素水平，增强骨骼肌胰岛素信号，影响肝脏脂肪酸和胆固醇代谢。
虾青素（6）可增加血清高密度脂蛋白（HDL）胆固醇浓度，降低血清低密度脂蛋白（LDL）胆固醇、总胆固醇、血糖和血清胰岛素水平。红木素（20）激活 PPARα，可降低肝脏三酰甘油水平，改善碳水化合物代谢异常。管藻黄素（8）以较低剂量（0.03%）就能显著降低 KK-Ay小鼠肠系膜 WAT 重量，但其对 BAT 重量、肝脏胆固醇和三酰甘油水平以及血糖水平无明显影响，且在肠系膜 WAT 中积累较多，其组织分布和抗肥胖机制可能与其他类胡萝卜素不同。
在 Ob/Ob 小鼠中的研究
Ob/Ob 小鼠因缺乏瘦素而肥胖，是研究肥胖和 2 型糖尿病的模型。Apo - 10′ - 番茄红素酸（18）可降低 Ob/Ob 小鼠肝脏脂肪变性，其机制与肝脏中 SIRT1 表达增加有关。虾青素（6）可降低 Ob/Ob 小鼠肝脏重量和三酰甘油含量，改善脂肪性肝炎。岩藻黄质（12）可改善 Ob/Ob 小鼠肝脏脂肪变性，降低血糖和胰岛素水平，提高葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性，其作用机制与增加线粒体生物合成相关基因的表达有关。
管藻黄素（8）摄入可改善 Ob/Ob 小鼠肝脏氧化应激，但对肠系膜 WAT 重量、肝脏三酰甘油和胆固醇水平以及肝脏脂肪变性无明显影响。在人肝癌细胞系 HepG2 中，管藻黄素抑制肝脏 X 受体激活和三酰甘油积累的作用强于虾青素和岩藻黄质，表明其有改善 MAFLD 和肥胖症状的潜力，但还需更高剂量或长期喂养实验进一步验证。
未来展望
细胞水平的比较研究表明，管藻黄素（8）比其他类胡萝卜素具有更强的生物活性，且倾向于在肠系膜 WAT 中积累，并代谢为高活性的脱水代谢产物。目前动物研究未观察到明显的抗肥胖效果，可能是剂量较低所致。若能利用微藻大量生产管藻黄素，进行高剂量或长期喂养的动物实验，其抗肥胖效果可能会更显著。
